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BREVFT D'INVENTION
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PROCEDE DE FIXATION DE BARRIERES MICROPOREUSES
TUBULAIRES EN MATERIAU CERAMIQUE SUR DES FMBOUTS
METALLIQUES ET PRODUITS OBTENUS PAR CE PROCEDE
I Inventeurs : Henri COLAS
Pierre SCHAEGIS
Gilbert SIMON -~
CCMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE
~f ~:
Convention Internationale de 1883 eu egard à la . `~
~; demande de brevet français n EN 7105933 du 22~2~1971
. ~ ~
La presente InYention a pour objet un procedé de fixa-
tio~n de pi~ces en ceramique poreuse sur des piaces métalliques,
et elle s'applique plus particulièrement au scellement de bar-
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rières tubulaires en céramique sur des embouts metalliques. Ces
ensem~les, barriares et embouts, destinés a la confection de dif-
~; fuseurs pour la s~paration des ~sotopes de l'uranium doivent pre-
senter une etancheite parfaite même dans les conditions de fonc-
ionnement les plus sevères.
Ce procede est essentiellement caracterise en ce qu'il
IO~ s'effectue au moyen d'un polyme~re ou copo~eymère thermoplastique mis
en forme, en une ou plusieurs etapes, soit par cuisson au four,
so1t~par injection sous pression.
Dans le cas particulier de l'utilisation de ces en-
sembles, embouts et barrieres, pour la fabr~cation de diffuseurs
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2~55 3 ~
pour la separation des isotopes de l'uranium, on ut;l;se pour
effectuer la fixat;on des polymeres ou copolymeres fluores et,
de préference, le copolym~re de tetrafluoroethylene et d'hexa-
fluoropropylene~
Selon une réalisation préféree de l';nven~ion, l'em-
bout métallique auquel est assujettie la barrière tubulaire est
formé de deux bagues reliées par un soufflet.
La fixation conforme a l'invention possède gr~ce à la
forme particulière de l'embout, outre une étanchéité absolue et
une excellente résistance à la corrosion dues au choix d'un copo-
lymère fluoré comme joint d'assemblage, une souplesse notable,
~-. autorisant la mise en place et le centrage élastique des barrières
i tubulaires, et une solidité mécanique remarquable.
Les vibrations qui pourraient detériorer les barrières
ou la couche active déposée sur celles-ci sont ainsi annulées ou
toutefois notablement diminuées.
En se référant aux figures schématiques 1 à 6 ci-jointes,
on va décrire ci-après divers exemples, donnés à titre non l~mi-
tatif, de mise en oeuvre du procéde objet de l'invention. Les dis-
positions de realisation qui seront décrites à propos de cesexemples devront être considérées comme faisant partie de l'in-
vention étant entendu que toutes dispositians équivalentes pour-
ront aussi bien etre utilisées sans sortir du cadre de celle-ci.
La Fig. 1 représente, en coupe schématique, un embout
~ 25 métalligue auquel est fixée une barrière tubulaire en céramique
;~ par l'intermêdiaire d'un joint externe ,
La Fig. 2 représente, en coupe schématique, un autre
mode de fixation d'une barriere tubulaire et d'un embout métal-
lique ~ans leque1 lc joint est interne et externe ;
La Fig. 3 represente un dispositif pour la réalisation
des joints par cuisson au four ;
~ 3 ~
La Fig. 4 represente un dispositif pour la réalisation
des joints par injection.
La Fig. ~ représente un embout enduit d'une couche de
pslymere ou copolymère.
S La Fig. 6 représente un dispositif pour la realisation
des joints en plusieurs étapes à partir d'embouts selon la Fig. 5.
On voit sur la Fig. 1 un embout metall;que constitué
d'une bague en monel 1 munie ~ une de ses extrémités d'un souf-
flet 2 sur lequel est sertie en 3 une deuxième bague 4 en monel.
Cet ~mbout métallique est assujetti à une barrière tubulaire en
céramique 5 au moyen d'un joint externe/en fluoroéthylènepropène.
Sur la Fig. 2, on voit la même fixation que celle
schématisée sur la Fig. 1, mais possèdant en outre un second
joint intérieur 6a en fluoroéthylèn~propène. Ce mode de réalisa-
tion qui possède une do~ble étanché1té externe et interne est
particulièrement intéressant.
~, Sur la Fig. 3, on a représenté une barrière tubulaire
en céramique 5 mise en place sur la bague en monel 4 de l'embout
métallique de façon que l'extrémité de la barri~re tubulaire 5
et la bague 4 de l'embout soient concentriques. Pour réa1iser la
~ixation on s'y prend comme suit. On place l'embout dans un
moule 7 et on remplit la gorge comprise entre la bague et le moule
par de la poudre de fluoroéthylènepropène micronisée qu'on tasse
le plus possible ~ la main. Après tassement de la poudre, la
barr1ère tubulaire 5 est mise en plaoe et on exerce sur celle-ci
une légère pression par l'intermediaire d'un système simple
comportant une tige coulissante 8, un ressort 9 compressible
entre une plaque fixe 10 et une rondelle 11 s'appuyant sur l'autre
extr~mité de la barrière tubulaire. Le moule et l'ernbout son~
disposes sur le socle metallique 12, lui-même place sur une
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~ ~ ~ 5 3 ~
plaque d'amiante 13. Le chauffage est assure par un cyl indre
chauffant 14 entour~ de cordons d'amiante 15. Le four ainsi rea-
lise est enfin recouvert d'une plaque d'amiante 16. La temperatUre,
amenee ~ 350C 3 est contrôlee au moyen d'un thermomètre 17 Le fluo-
roethylènepropène 18 fond et constitue un ioint étanche b;enaccroche sur la partie inferieure du soufflet 2. On peut evidemment
prevoir deux fours identiques places aux extremites d'une barrière
tubulaire disposee horizontalement. Dans ces conditions, il faut
faire tourner la barrière tubulaire autour de son axe pour eviter
un dep~t heterogèn~ de fluoroethyleneprop~ne dans les moules.
Sur la Fig. 4, on voit la barriere tubulaire 5 et la
bague 4 de l'embout metallique place dans un moule en deux parties
19 comportant des circuits de chauffage 20 et des circuits de re-
froidissement 21. La fixation s'effectue alors de la façon suivante.
On introduit dans l'embout un mandrin de soutien 22 epousant le
plus possible la forme de l'embout pour que celui-ci ne soit pas
d~orm~ au cours de l'injection. La barrière tubulaire est ega-
lement soutenue par des berceaux semi-cylindriques 23 et elle est
positionnee en longueur à l'aide d'une butee reglable 24. Après
mise en place de la barri~re tubulaire, on installe enfin le
sommier de la presse 25. Le fluoroethylènepropène est alors injecte
par le trou d'injection 26 sous une pression voisine de 600 bars
par exemple.
Dans une variante du procede objet de l'invention,
l'operation de fixation de la barri~re tubulaire en ceramique
por~use se fait en plusieurs stades de la façon suivante :
Tout d'abord, dans un moule d'injection tel qu'il est
esquisse sur la Fig. 4, on place -seulement l'embout en monel ainsi
que son mandrin de soutien. On realise alors l'injection du fluoro-
~thyleneprop~ne La pièce ainsi obtenue, representee a la Fig. 5,
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`` ~q~i;53~ii
comprend l'embout 27 et du fluoroethylenepropene 28. Cet embout,muni de son enrobage de fluoroethylenepropene et débarrassé de
la carotte d'injection 29 est alors fixe ~ la barr;ère tubulaire
en céramique poreuse par chauffage dans un four (non represente)
; 5 ~ la temperature de fusion du fluoroethylenepropene.
Pour cela, on voit sur la Fig. 6 que deux embouts 27a
et 27b sont placés respectivement dans des coquilles 31a et 32a,
et 31b et 32b. Ces coquilles sont placees ensuite dans des em-
preintes coniques 33 menagees dans les plaques inferieure 34 et
superieure coulissante 35 d'un ou plusieurs moules. La barrière
tubulaire 36 est alors placée entre les deux embouts. Dans le
four, sous l'action de la temperature, le fluoroethylènepropène
s'amollit et, sous l'e~fet du poids de la masse coulissante
superieure 35 (le moule etant place verticalement dans le four)
la barrière ceramique poreuse s'enfonce dans le fluoroethylène-
propène et s'y accroche solidement. L'ensemble se demoule faci-
lement après refroidissement.
Si la couche de ceramique poreuse fine à l'intérieur de
la barrière est fragile, on peut eventuellement la proteger du
retrait du fluoroéthylenepropène au refroidissement ~ l'aide
d'une tras lagère couche du copolymère monochlorofluorethylène
et fluorure de vinylidène, deposee au pinceau, ~ l'etat de
solution saturee dans l'acetone.
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